package com.code.leetcode._202507;

// 44 通配符匹配
public class IsMatch {
    /**
     * 给你一个输入字符串s和一个字符串模式p，请你实现一个支持'?'和'*'匹配规则的通配符匹配：
     * 1、'?'可以匹配任意单个字符
     * 2、'*'可以匹配任意字符序列（包括空字符串序列）
     * 判定匹配成功的充要条件是：字符模式必须能给完全匹配输入字符串（而不是部分匹配）
     * 示例1：输入：s="aaa",p="a"
     * 输出：false
     * 解释："a"无法匹配"aa"整个字符串
     * 示例2：输入：s="aa",p="*"
     * 输出：true
     * 解释："*"可以匹配任意字符串
     * 示例3：输入：s="cb",p="?a"
     * 输出：false
     * 解释：'?' 可以匹配 'c', 但第二个 'a' 无法匹配 'b'
     **/
    public static void main(String[] args) {
        IsMatch i = new IsMatch();
        System.out.println(i.isMatch("a", "c"));
    }

    /**
     * 动态规划
     * 在给定的模式p中，只会有三种类型的字符出现：
     * 1、小写字母a-z，可以匹配对于的一个小写字母
     * 2、问号？，可以匹配任意一个小写字母
     * 3、星号*，可以匹配任意字符串，可以为空，也就是匹配零或任意多个小写字母
     * 其中 小写字母 和 问号 的匹配是确定的，而 星号 的匹配是不确定的，因此我们需要枚举所有的匹配情况。
     * 为了减少重复枚举，我们可以使用动态规划来解决本题。
     * 我们用dp[i][j]表示字符串s的前i个字符和模式p的前j个字符是否能匹配，在进行状态转移时，我们可以考虑
     * 模式p的第j个字符p[j],与之对应的时字符串s中的第i个字符s[i];
     * 1、如果p[j]是小写字母，那么s[i]必须也为相同的小写字母，状态转移方程为:
     * dp[i][j]=(s[i]与 p[j]相同)∧dp[i−1][j−1]
     * 其中^表示逻辑与运算，也就是说dp[i][j]为真，当且仅当dp[i-1][j-1]为真，并且s[i]与p[j]相同
     * 2、如果p[j]是问号，那么对s[i]没有任何要求，状态转移方程为：dp[i][j]=dp[i-1][j-1]
     * 3、如果p[j]是星号，那么同样对s[i]没有任何要求，但是星号可以匹配零或者任意多个小写字母，因此状态转移房产能分
     * 为两种情况，即使用或不使用这个星号：dp[i][j]=dp[i][j-1]Vdp[i-1][j]
     * 其中V表示逻辑或运算，如果我们不使用这个星号，那么就会从dp[i][j-1]转移而来；如果我们使用这个星号，那么就会从
     * dp[i-1][j]转移而来。
     * 最终的状态转移方程如下：dp[i][j]=(s[i]与p[j]相同)^dp[i-1][j-1] p[j]是小写字母
     * dp[i][j]=dp[i−1][j−1]                 p[j]是问号
     * dp[i][j]=dp[i][j−1]Vdp[i-1][j]        p[j]是星号
     * 我们也可以将前两种转移进行归纳：dp[i][j]=dp[i-1][j-1]          s[i]与p[j]相同或者p[j]是问号
     * dp[i][j]=dp[i][j−1]Vdp[i-1][j]  p[j]是星号
     * dp[i][j]=false                  其他情况
     * 细节
     * 只有确定了边界条件，才能进行动态规划。在上述的状态转移方程中，由于dp[i][j]对应者s的前i个字符和模式p
     * 的前j个字符，因此所有的dp[0][j]和dp[i][0]都是边界条件，因此他们涉及到空字符串或者空模式的情况，这是
     * 我们在状态转移方程中没有考虑到的：
     * 1、dp[0][0]=True,即当空字符s和模式p均为空时，匹配成功；
     * 2、dp[i][0]=False,即空模式无法匹配非空字符串
     * 3、dp[0][j]需要分情况讨论：因为星号才能匹配空字符串，所有只能当模式p的前j个字符串均为星号时，dp[0][j]
     * 才为真。
     * 我们可以发现，dp[i][0]的值恒为假，dp[0][j]在j大于模式p的开头出现的星号字符个数之后，值也恒为假，而dp[i][j]
     * 的默认值(其他情况)也为假，因此在对动态规划的数组初始化时，我们就可以将所有的状态初始化为False,减少状态转移的代码编写难度。
     * 最终的答案即为的dp[m][n]，其中m和n分贝时字符串s和模式p的长度。需要注意的是，由于大部分语言中字符串的下标从0开始，因此s[i]和p[j]
     * 分别对应这个s[i-1]和p[j-1].
     **/
    public boolean isMatch(String s, String p) {
        int m = s.length();
        int n = p.length();
        boolean[][] dp = new boolean[m + 1][n + 1];
        dp[0][0] = true;
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            if (p.charAt(i - 1) == '*') {
                dp[0][i] = true;
            } else {
                break;
            }
        }
        for (int i = 1; i <= m; ++i) {
            for (int j = 1; j <= n; ++j) {
                if (p.charAt(j - 1) == '*') {
                    dp[i][j] = dp[i][j - 1] || dp[i - 1][j];
                } else if (p.charAt(j - 1) == '?' || s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 1)) {
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
                }
            }
        }
        return dp[m][n];
    }

    /**
     * 贪心算法
     * 方法一的瓶颈在于对星号*的处理方式:使用动态规划枚举所有的情况。由于星号是 万能 的匹配字符，连续的多个星号和单个星号
     * 实际上是等价的，那么不连续的多个星号呢？
     * 我们以p=*abcd*为例，p可以匹配所有的包含字串的字符串，也就是说，我们只需要暴力地枚举字符串s中的每个位置作为起始位置,
     * 并判断对应的子串是否为abcd即可。这样暴力方法的时间复杂度为O(mn)，与动态规划一致，但不需要额外的空间。
     * 如果p=*abcd*efgh*i*呢，显然，p可以匹配所有依次出现子串abcd、efgh、i的字串串。此时，对于任意一个字符串s，我们首先
     * 暴力找到最早出现的abcd，随后从下一个位置开始暴力找到最早出现的efgh，最后找到i，就可以判断s是否可以与p匹配。这样 贪心地
     * 找到最早出现的子串是比较直观的，因此如果s中多次出现了某个字串，那么我们选择最早出现的位置，可以使用后续子串能被找到的机会更大。
     * 因此，如果模式p的形式为*u1*u2*u3*...*ux*,即字符串(可以为空)和星号交替出现，并且首尾字符均为星号，那么我们就可以设计
     * 出下面这个基于贪心的暴力匹配算法，算法的本质是：如果在字符串s中首先找到u1，再找到u2,u3,...ux，那么s就可以与模式p匹配
     * 伪代码如下：
     * // 我们用 sIndex 和 pIndex 表示当前遍历到 s 和 p 的位置
     * // 此时我们正在 s 中寻找某个 u_i
     * // 其在 s 和 p 中的起始位置为 sRecord 和 pRecord
     * // sIndex 和 sRecord 的初始值为 0
     * // 即我们从字符串 s 的首位开始匹配
     * sIndex = sRecord = 0
     * // pIndex 和 pRecord 的初始值为 1
     * // 这是因为模式 p 的首位是星号，那么 u_1 的起始位置为 1
     * pIndex = pRecord = 1
     * while sIndex < s.length and pIndex < p.length do
     * if p[pIndex] == '*' then
     * // 如果遇到星号，说明找到了 u_i，开始寻找 u_i+1
     * pIndex += 1
     * // 记录下起始位置
     * sRecord = sIndex
     * pRecord = pIndex
     * else if match(s[sIndex], p[pIndex]) then
     * // 如果两个字符可以匹配，就继续寻找 u_i 的下一个字符
     * sIndex += 1
     * pIndex += 1
     * else if sRecord + 1 < s.length then
     * // 如果两个字符不匹配，那么需要重新寻找 u_i
     * // 枚举下一个 s 中的起始位置
     * sRecord += 1
     * sIndex = sRecord
     * pIndex = pRecord
     * else
     * // 如果不匹配并且下一个起始位置不存在，那么匹配失败
     * return False
     * end if
     * end while
     * // 由于 p 的最后一个字符是星号，那么 s 未匹配完，那么没有关系
     * // 但如果 p 没有匹配完，那么 p 剩余的字符必须都是星号
     * return all(p[pIndex] ~ p[p.length - 1] == '*')
     * 然而模式p并不一定是*u1*u2*u3*...*ux*的形式
     * 1、模式p的开头字符不是星号
     * 2、模式p的结尾字符不是星号
     * 第二种情况处理起来并不复杂。如果模式p的结尾字符不是星号，那么就必须与字符串s的结尾字符匹配。那么我们
     * 不断的匹配s和p的结尾字符，直到p为空或者p的结尾字符是星号为止，在这个过程中，如果匹配失败，或者最后p
     * 为空但s不为空，那么需要返回False
     * 第一种情况的处理也很类似，我们可以不断地匹配s和p的开头字符。下面的代码中给出了另一种处理方法，即修改
     * sRecord和tRecord的初始值为-1，表示模式p的开头字符不是星号，并且在匹配失败时进行判断，如果他们的值
     * 仍然为-1，说明没用 反悔 重新进行匹配的机会。
     **/
    public Boolean isMatch1(String s, String p) {
        int sRight = s.length(), pRight = p.length();
        while (sRight > 0 && pRight > 0 && p.charAt(pRight - 1) != '*') {
            if (charMatch(s.charAt(sRight - 1), p.charAt(pRight - 1))) {
                --sRight;
                --pRight;
            } else {
                return false;
            }
        }
        if (pRight == 0) {
            return sRight == 0;
        }
        int sIndex = 0, pIndex = 0;
        int sRecord = -1, pRecord = -1;
        while (sIndex < sRight && pIndex < pRight) {
            if (p.charAt(pIndex) == '*') {
                ++pIndex;
                sRecord = sIndex;
                pRecord = pIndex;
            } else if (charMatch(s.charAt(sIndex), p.charAt(pIndex))) {
                ++sIndex;
                ++pIndex;
            } else if (sRecord != -1 && sRecord + 1 < sRight) {
                ++sRecord;
                sIndex = sRecord;
                pIndex = pRecord;
            } else {
                return false;
            }
        }
        return allStars(p, pIndex, pRight);
    }

    public boolean allStars(String str, int left, int right) {
        for (int i = left; i < right; ++i) {
            if (str.charAt(i) != '*') {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    public boolean charMatch(char u, char v) {
        return u == v || v == '?';
    }
}
